Computational design of protein-based serine proteases inhibitors : tools and applications

par Giacomo Bastianelli

Thèse de doctorat en Analyse de génomes et modélisation moléculaire

Sous la direction de Michaël Nilges.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .


  • Résumé

    PfSUBl et PfSUB2 sont deux régulateurs de l'étape érythrocytaires du parasite et représentent de nouvelles cibles thérapeutiques intéressantes pour le développement de nouvelles familles de composés contre le paludisme. La limite majeure pour un tel développement rationnel de molécule sur les PFSUBs reste l'absence de structures expérimentales et des difficultés à exprimer l'enzyme recombinante active en grande quantité. L'utilisation d'un criblage à haut débit n'est donc pas envisageable à ce jour. Afin de contourner ces problèmes, nous avons mis en place une stratégie de recherche rationnelle d'inhibiteurs protéiques à l'aide d'outils in silico. Cette thèse met l'accent sur la validation et l'application d'un ensemble de d'outils bioinformatiques pour effectuer du « protein design ». Nous avons utilisé ces outils afin de modifier la spécificité d'une structure existante contre une enzyme de malaria en identifiant un mutant de EETI-II qui inhibe PvSUBl avec un Ki de 86 μM. Notre approche a aussi été appliquée au « reverse-engineer » de PcFKl, une petite protéine de venin d'araignée qui inhibe le cycle érythrocytaire de P. Falciparum. Cette hypothèse basée sur nos prédictions a été confirmée par des tests in vitro sur PfSUBl.

  • Titre traduit

    Design computationel des inhibiteurs protéiques des serines protéases : applications et outils


  • Résumé

    PfSUBl and PfSUB2 are two key regulators of the erythrocytic stage of the parasite and are interesting drug targets for developing new leading compounds against malaria. The major limitations to the drug discovery on PfSUBs are the absence of an experimental structure and the difficulties of expressing large quantities of the active enzymes, restricting the use of high-throughput screening of compounds. To overcome these obstacles, we set up a discovery process based on the computational design of protein-based inhibitors. The thesis focused on developing, validating and applying a series of bioinformatics tools to use in computational protein design. We used these tools to change the specificity of an existing scaffold towards a malaria enzyme, identifying a EETI-II mutant that inhibits PvSUBl with a Ki of 86 μM. Our computational protein design approach was also applied to reverse-engineer PcFKl, a spider-venom derived small protein that inhibits the erythrocytic stage of P. Falciparum. The hypothesis we made using these tools was experimentally confirmed by the in-vitro enzymatic testing on PfSUBl. Despite the challenges we faced, mostly due to the lack of a expérimental structure of PvSUBl, we successfully designed the first protein-based inhibitor of SUBI. The reverse-engineering we performed on PcFKl further confirms the reliability of thèse structural bioinformatics methods.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (188 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 373 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2009) 175
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